Карл Циммер - Она смеется, как мать [Могущество и причуды наследственности] [litres]

В XIX в. жуткие сказки прекратились, а селекционеры начали использовать эти редко встречающиеся странные разрастания веток для создания совершенно новых сортов. Черенки, нарезанные из этих чудовищных ветвей, укоренялись, вырастали в отдельные деревья и давали семена, из которых получалось следующее поколение растений такой же причудливой формы. Некоторые из наиболее популярных ныне в ландшафтном дизайне растений возникли именно из ведьминых метел.

На приусадебных участках часто встречается карликовая ель Альберта высотой не более 3,5 м. Она происходит от канадской ели, которая на севере Канады вымахивает до уровня десятиэтажного дома. Оказавшись в 1904 г. на озере Луиз, двое бостонских садоводов заметили канадскую ель, образовавшую ведьмину метлу [803] “Dwarf Alberta Spruce.” . С необычной ветки на землю падали семена, из которых вырос небольшой приземистый кустарник. Растениеводы забрали несколько кустиков с собой и назвали их канадской елью Коника ( Picea glauca “Conica”), или карликовой елью Альберта. Единственная проблема, которую этот кустарник иногда создает своим владельцам, – возврат к славному прошлому предков. В таких редких случаях ветка карликовой ели выстреливает из куста и растет вверх, вытягиваясь до размеров своих гигантских прародителей с озера Луиз.

Однако селекционерам необязательно ехать в северные леса, чтобы найти ведьмины метлы. Иногда достаточно оглядеться по сторонам в собственном саду или соседнем парке. Появление таких странных веток часто связано с почковыми мутациями [804] Bossinger and Spokevicius 2011; Marcotrigiano 1997. . В начале XX в. некий флоридский фермер, осматривая свою рощу грейпфрутов сорта «Вальтер», нашел примечательное отклонение. Все деревья давали белые плоды – кроме одного. На этом дереве фермер заметил ветку, увешанную розовыми фруктами. Все розовые грейпфруты произошли от этой единственной почковой мутации [805] Da Graca, Louzada, and Sauls 2004. .

Чтобы разобраться с ведьмиными метлами и почковыми мутациями, ученым пришлось выяснять, как развиваются растения. При делении клетки ее «дочки» получают ту же наследственную информацию, что была и в материнской. Иногда клетка изменяется, и тогда «дочки» наследуют ее особенности. Такие клетки могут приводить к появлению измененных веток с листьями, плодами и семенами. Но почковые мутации способны менять растения и по-другому. Когда красный подсолнух зацветает, на половине цветка иной раз оказываются желтые лепестки. Иногда в початке кукурузы образуется участок с темными зернами. На одной стороне бледно-розового яблока может появиться клиновидная полоса зеленого цвета, а рядом с ней – темно-красного.

Чарльз Дарвин штудировал выпуски газеты Gardeners’ Chronicle , выискивая там сообщения о таких отклонениях. Он обратил внимание на новость о вишневых деревьях, некоторые ветки которых плодоносили на две недели позже остальных. Его заинтересовала история французской розы с мясо-красными цветами, у которой на одном из побегов росли розовые.

Дарвин всеми силами пытался разобраться в наследственности и думал, что изучение таких явлений ему поможет. Казалось, там скрыта та же мистическая сила, что и в семенах и яйцеклетках. То были не просто уродцы, испортившиеся из-за резкого похолодания или в результате болезни. Что-то вызвало внутри них самих сильные изменения, утверждал Дарвин, подобные тем, какие вызывает «искра, когда вспыхивает груда горючего материала» [806] Перевод П.П. Сушкина и Ф.Н. Крашенинникова. – Прим. пер. [807] Цит. по: Darwin 1868. .

Спустя полвека стало ясно, что этот горючий материал находится в хромосомах растений. Делясь, растительные клетки обычно довольно точно копируют свой геном. Но в редких случаях одна из новых клеток мутирует, и тогда ее потомки в части растения наследуют эту мутацию.

Биолог Теодор Коккерелл в 1917 г. писал: «Похоже, что изменение наследственного устройства клеток произошло в соме, т. е. теле, без какой-либо связи с процессом полового размножения» [808] Cockerell 1917. . Коккерелл назвал такое изменение соматической мутацией. Он ввел этот термин, чтобы отличать ее от мутации в клетках зародышевой линии, которую половые клетки передают следующим поколениям.

В те времена, когда Коккерелл исследовал соматические мутации, ученым было так мало известно о генах, что оставалось совершенно неясным, каким образом возникают подобные мутации. Как мы знаем теперь, одна из причин заключается в том, что новые пары хромосом запутываются и меняются участками. Странные полоски на яблоках, так называемые двойнёвые пятна, возникают потому, что клетка обладает двумя копиями гена, отвечающего за цвет. Один аллель определяет светлую окраску, а другой – темную. Делясь, клетка случайным образом передает два темных варианта одной дочерней клетке, а два светлых – другой. Когда затем уже новые клетки делятся, их потомки наследуют новые сочетания аллелей. Поскольку такие клетки располагаются рядом друг с другом, в результате и получаются темные и светлые полосы.